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专题六物质的检验、分离、推断与除杂一物质的检验物质的检验在中学学习中通常有鉴定、鉴别和推断(理)三类,其共同点是根据特征反应的现象判定物质;不同点是鉴定由物质的化学特性,分别检验出构成粒子(如阴离子、阳离子);鉴别通常是指对两种或两种以上的物质进行定性辨认(区分);推断是通过已知实验事实,根据性质分析推理出被检验物质的成分(肯定有什么,可能有什么,肯定没有什么)。1.物质检验的一般方法物理方法:依据特殊性质进行观察、分析、判断,得出结论。化学方法:分别取出少量待检验物质(一般为溶液),加入少量试剂充分反应,观察反应现象;根据现象分析、判断,得出结论。2.常见物质的主要物理特性(1)固体物质的颜色。白色固体:无水CuSO4、MgO、P2O5、CaO、Ca(OH)2、NaOH、NaCl、Na2CO3。紫红色固体:Cu。红棕色固体:Fe2O3。蓝色固体:CuSO4·5H2O。绿色固体:Cu2(OH)2CO3。淡黄色固体:S。黑色固体:C(木炭粉)、CuO、MnO2、Fe3O4、Fe(粉)。暗紫色固体:KMnO4。(2)沉淀的颜色(七种常见沉淀)。白色:BaSO4、AgCl、CaCO3、BaCO3、Mg(OH)2。蓝色:Cu(OH)2。红褐色:Fe(OH)3。(3)溶液的颜色。蓝色溶液:含Cu2+的溶液,如CuSO4溶液。黄色溶液:含Fe3+的溶液,如FeCl3溶液。浅绿色溶液:含Fe2+的溶液,如FeSO4溶液。紫红色溶液:KMnO4溶液。(4)火焰的颜色。淡蓝色火焰:H2在空气中燃烧发出淡蓝色火焰。蓝色火焰:CO在空气中燃烧发出蓝色火焰。蓝紫色火焰:S在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰。(5)有刺激性气味的气体:HCl、SO2、NH3。3.常见离子的检验离子检验方法实验现象H+(酸)滴加紫色石蕊溶液石蕊溶液变红用pH试纸测定其pHpH小于7加入少量锌粒有气泡产生OH-(碱)滴加紫色石蕊溶液石蕊溶液变蓝滴加无色酚酞溶液无色酚酞溶液变红用pH试纸测定其pHpH大于7CuSO4溶液生成蓝色沉淀FeCl3溶液生成红褐色沉淀CO32-滴加盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水澄清石灰水变浑浊离子检验方法实验现象Cl-滴入AgNO3溶液和稀硝酸产生白色沉淀SO42-滴入稀硝酸酸化再滴入BaCl2溶液酸化无现象,加入BaCl2溶液后产生白色沉淀滴入Ba(NO3)2溶液和稀硝酸产生白色沉淀NH4+加入强碱溶液加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体有刺激性气味气体产生,试纸变蓝Fe3+滴加强碱溶液(如NaOH溶液)产生红褐色沉淀Cu2+插入铁丝(片)铁丝(片)表面附有紫红色固体滴入强碱溶液产生蓝色沉淀4.物质的鉴别酸、碱、盐的鉴别是初中化学物质检验的核心内容,鉴别方法有多种,只有分清鉴别类型,掌握解题规律,才能解答好此类试题。(1)原理:选择一种试剂,分别加入到待测物质中,会出现明显不同的现象。(2)方法:①若物质间有明显的溶解性差异、溶解时的热效应差异及水溶液的颜色差异时,可用“水”来鉴别,如:CaCO3、NaOH、CuSO4、NaCl。②若物质间有明显的酸碱性差异,可选用紫色石蕊溶液或pH试纸来鉴别,如:HCl、NaCl、NaOH。③鉴别一组溶液时,ⅰ.若溶液中有酸,可选用Na2CO3等可溶性碳酸盐将其检验出来,如HCl、Ca(NO3)2、NaCl。ⅱ.若溶液中有碳酸盐时,可从酸入手;有含Ag+的化合物时,选用盐酸,如Na2CO3、NaCl、AgNO3;有含Ba2+的化合物时,选用硫酸,如Na2CO3、BaCl2、NaNO3。ⅲ.若阴离子相同而阳离子不同,可用强碱溶液[如NaOH、Ba(OH)2]来鉴别,如CuCl2、MgCl2、FeCl3、NH4Cl。ⅳ.可根据不共存离子对选出阴、阳离子再组合试剂来鉴别,如(NH4)2SO4、NaNO3、NH4Cl、K2SO4可用Ba(OH)2溶液来鉴别;NaOH、BaCl2、KNO3可用CuSO4溶液来鉴别。④若被鉴别的物质为金属单质、非金属单质和金属氧化物时,可选用强酸为试剂来鉴别,如Fe粉、C粉、CuO。二物质的分离和提纯1.含义物质的分离是通过适当的方法,把混合物中的各组分物质彼此分开,并且恢复到各种物质的原来存在状态,分别得到纯净物;而物质的提纯是通过适当的方法把混入某物质里的少量杂质除去,以便获得相对纯净的物质,又称除杂。2.主要方法(1)物理方法:常见的有溶解法、过滤法、蒸发溶剂法、冷却热饱和溶液法等。(2)化学方法:常见的有沉淀法、化气法、置换法、加热法、转化法等。当然,实际的分离与提纯还会有一些其他方法,在实际解题时要因题而解。3.解答物质除杂有关问题的注意事项(1)不能“玉石俱焚”。所选试剂只与杂质反应,一般不与被提纯的物质反应。但特殊情况下所选试剂需要和被提纯的物质反应,但最终要转化成被提纯的物质。如除去FeCl3溶液中的NaCl,可加过量的NaOH溶液→过滤→洗涤→加适量稀盐酸。(2)“不增”“不减”。不增加新的杂质,不减少被提纯的物质。(3)不污染环境。要求所选用的除杂方法,不能产生污染环境的物质。(4)不能“旧貌变新颜”。除杂结束前,要恢复被提纯物质的原有状态。4.除杂方法的几个优化原则(1)若同时有多种方法能除去杂质,要选择那些简单易行、除杂彻底的方法。(2)应尽量选择既可除去杂质,又可增加被提纯物的方法,即“一举两得”。(3)先考虑物理方法,再考虑化学方法。三物质的推断1.物质推断题的解题步骤(1)审题:认真审读原题,弄清文意和图意,理出题给条件,深挖细找,反复推敲。(2)分析:抓住关键(“题眼”),找准解题的突破口,并从突破口出发,探求知识间的内在联系,应用多种思维方式,进行严密的分析和逻辑推理,推出符合题意的结果。(3)解答:根据题目的要求,按照分析和推理的结果,进行认真而全面的解答。(4)检验:得出结论后切勿忘记验证。其方法是将所得答案放回原题中进行检验,若完全符合,则说明答案正确。若出现不符,则说明答案有误,需另行思考,推出正确答案。2.初中化学推断题常用“题眼”归纳溶液颜色蓝色CuSO4、Cu(NO3)2等含Cu2+的溶液浅绿色FeCl2、Fe(NO3)2、FeSO4等含Fe2+的溶液黄色FeCl3、Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3等含Fe3+的溶液火焰颜色淡蓝色H2蓝色CO常见气体无色无味O2、N2、H2、CO、CO2、CH4有刺激性气味SO2、NH3、HCl常见固体淡黄色硫黄(S)紫红色Cu蓝色沉淀Cu(OH)2红褐色沉淀Fe(OH)3红棕色Fe2O3黑色Fe3O4、CuO、MnO2、C粉、Fe粉暗紫色KMnO4白色沉淀(可溶于酸)CaCO3、BaCO3、Mg(OH)2白色沉淀(不溶于酸)BaSO4、AgCl元素之最(1)地壳中含量最多的元素是氧(O)(2)地壳中含量最多的金属元素是铝(Al)(3)人体中含量最多的金属元素是钙(Ca)其他(1)使带火星木条复燃的气体是O2(2)使澄清石灰水变浑浊的气体是CO2(3)天然最硬的物质是金刚石(C)(4)相对分子质量最小的氧化物是H2O(5)常用的食品干燥剂是生石灰CaO(6)与碱反应(研磨)有NH3产生的物质是铵盐3.推断题的解题方法(根据特征进行推断)常见的特征有:(1)反应条件特征,如:点燃、加热、高温、通电、催化剂等。(2)物质的颜色特征如:含Cu2+的溶液为蓝色,含Fe3+的溶液为黄色,含Fe2+的溶液为浅绿色,氢氧化铜为蓝色沉淀,氢氧化铁为红褐色沉淀等。(3)物质的性质特征如:不溶于水也不溶于稀硝酸的白色沉淀有AgCl和BaSO4,不溶于水的白色沉淀但溶于酸,且产生能使澄清石灰水变浑浊的气体为碳酸盐等。类型一类型二类型三物质的推断和检验现有A、B、C、D、E五种溶液,它们分别是氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液、碳酸钠溶液、氯化钠溶液和稀硫酸中的一种。鉴别它们可按下图所示的步骤进行。回答下列问题:(1)B中的溶质是(填化学式)。(2)用X鉴别D、E时,X可以选用不同的物质。①若X为稀盐酸,写出有气体生成的化学反应方程式:;②若X为澄清石灰水,写出有沉淀生成的化学反应方程式:。类型一类型二类型三解析(1)B的溶液呈蓝色,据此可知B为硫酸铜溶液,溶质的化学式为CuSO4。(2)根据向A中加入石蕊溶液后,溶液呈红色,说明A显酸性,是稀硫酸;向C中加入石蕊溶液后,溶液仍为紫色,说明C显中性,是氯化钠溶液;向D、E中加入石蕊溶液,溶液呈蓝色,说明D、E显碱性,是氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液。本题要求鉴别氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液,①加入稀盐酸后,碳酸钠能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体,反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑;②若加入澄清石灰水,则碳酸钠与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,反应的化学方程式为Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH。答案(1)CuSO4(2)①Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑②Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH类型一类型二类型三物质的分离用如下实验方法分离NaCl和CaCl2两种固体的混合物A,根据操作流程完成下列问题:(1)B物质是。(2)过滤操作中玻璃棒的作用是。(3)经分析上述方法分离出的F含有杂质,请对该设计方案加以完善:。(4)若用原操作方法,要测出混合物A中NaCl和CaCl2的质量比,不称量D,可通过称量和的质量求解。类型一类型二类型三解析(1)氯化钠和氯化钙的混合溶液中加入过量碳酸钠溶液,碳酸钠不与氯化钠反应,只与氯化钙反应,碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,所以沉淀B是碳酸钙。(2)过滤操作中玻璃棒的作用是引流。(3)由于加入的碳酸钠溶液过量,所以滤液E中的溶质有氯化钠和碳酸钠两种,因此,固体F是氯化钠和碳酸钠的混合物。为获得纯净的氯化钠,需在蒸发前加足量的盐酸,将过量的碳酸钠转化为氯化钠,所以改进的方案为向滤液E中加入足量的稀盐酸,再蒸发结晶(盐酸在蒸发时挥发,不影响固体F的纯度)。(4)要测定混合物中氯化钠和氯化钙的含量,分析分离流程,实验中引入了钠元素,所以最终所得氯化钠的质量较样品中氯化钠的质量大,所以不能称量所得氯化钠质量进行分析。由于样品中的钙元素全部转化成了碳酸钙沉淀,且碳酸钙中的钙元素全部来自于样品中的氯化钙,所以应该称量碳酸钙的质量和样品的质量进行分析。类型一类型二类型三答案(1)碳酸钙(或CaCO3)(2)引流(3)向滤液E中加入足量的稀盐酸,再蒸发结晶(4)AB类型一类型二类型三物质的除杂食盐是一种重要的化工原料。请回答下列问题。(1)请完善实验室除去粗盐中泥沙等难溶性杂质的实验步骤。溶解→操作Ⅰ→蒸发①操作Ⅰ所用的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒和。②在蒸发过程中,待时,停止加热,利用余热将滤液蒸干。类型一类型二类型三(2)由于粗盐中含有少量MgCl2、CaCl2、Na2SO4等杂质,不能满足化工生产的要求,因此必须将粗盐进行精制。流程如下图所示。①加入稍过量的Na2CO3溶液除了能除去粗盐中的CaCl2外,它还有一个作用是(用化学方程式表示)。②通过操作Ⅲ所得滤液中的溶质有(用化学式表示)。(3)若有溶质的质量分数为10%的氯化钠不饱和溶液100kg,要将其变成20℃时氯化钠的饱和溶液,以满足化工生产的需要,可采用的最简便方法是(已知:20℃时氯化钠的溶解度为36g)。类型一类型二类型三解析(1)①操作Ⅰ是过滤,所用的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒和漏斗。②在蒸发过程中,待蒸发皿中出现较多固体时,停止加热,利用余热将滤液蒸干。(2)①题目中氢氧化钠的作用是除去氯化镁,氯化钡的作用是除去硫酸钠,而此时氯化钡是过量的,因此稍过量的Na2CO3溶液除了能除去粗盐中的CaCl2外,还要除去过量的氯化钡;通过操作Ⅲ所得滤液中的溶质有氯化钠、碳酸钠、氢氧化钠。②若有溶质的质量分数为10%的氯化钠不饱和溶液100kg,要将其变成20℃时氯化钠的饱和溶液,以满足化工生产的需要,可采用的最简便方法是继续加入氯化钠固体,设加入的量为x,则100kg×10%+𝑥100kg+𝑥×100%=3.6